智能家电变频技术新趋势（二）

详谈智能变频家电控制器对半导体器件的供需现状。

编者按：

随着家用电器的更新升级与回收利用两大核心任务的执行，高效节能家电正蓬勃发展。站在高质量发展的关键时期，哔哥哔特联合多位行业专家，特别策划【家电行业深入“智能变频”三大趋势】共三篇文章，围绕目前节能降耗的大趋势下，变频技术的发展难点、痛点，以期给2023年家电行业一些启示或借鉴意义。此为系列文章第二篇《智能家电变频技术新趋势》。

随着人们生活水平的提高，家电性能优化升级，智能化+变频化类的家电占比持续提高。其实相比以往的家电，智能变频家电对其控制器内使用的MCU和功率器件等核心半导体器件的要求越来越高，同时也要求上游器件供应商的开发设计和生态建设渐趋完善。

为了适应智能变频家电控制器的器件应用的需求变化以及了解当前整机厂商和器件供应商的供需关系，本期《智能控制器》对话栏目同时邀请到家电控制器整机厂商的专业技术人员和行业资深人员，共同了解当前智能变频家电控制器带来的应用变化，探索半导体器件的需求空间。

对话问题导览：

1.实际应用中，智能变频家电控制器MCU的核心参数(如主频、ADC精度等)要求需要达到多少?贵公司的开发生态如何?

2.目前智能变频家电控制器中的功率器件需要多少?相比过去有增加吗?是否有使用到氮化镓材料?

3.跟上游器件供应商合作时，有没有遇到一些问题或者困扰之类的?

4.贵公司当前的器件交货情况怎么样?如何保持稳定的供货周期?

5.与上游器件厂商配合时，您有没有比较好的建议或者意见之类的可以给到供应商?

6.您认为家电控制器智能化和变频化给半导体领域带来了哪些空间?

对话嘉宾：

1.实际应用中，智能变频家电控制器MCU的核心参数(如主频、ADC精度等)要求需要达到多少?贵公司的开发生态如何?

航顺芯片郑增忠：在变频控制应用领域，其实对MCU主频、ADC等要求不是很高。目前32位ARM CM0、CM3内核的MCU主频基本都能达到72MHz或以上，12位ADC都是基本配置。变频家电控制器对MCU的要求更多的是在芯片的稳定性和可靠性。在智能变频家电控制应用，航顺芯片不仅为客户提供MCU控制器，还可以提供整套的方案。

灵动股份官兵：在智能化方面，家电控制器对MCU的资源需求需要IoT和在线升级，需要更高的主频(大于48MHz)和更大的Flash(大于64K)。传统的8位单片机没办法满足需求，那32位MCU在性价比提升后，会是很好的选择;在变频电机方面，家电控制器对电控提出更高要求，需要更高速的ADC采样，多路运放和比较器的高度集成MCU。

芯片开发上，灵动股份得到ARM-KEIL，IAR官方支持，每个芯片系列都有对应的开发板，我们还提供高压和低压的Motor-DK和常用的电机算法库;样机测试上，灵动股份有自己的编程下载器和自己的测试实验室，拥有30多名FAE做线上、线下技术支持等。

士兰微何原明：当前家电变频控制主要的应用包括空调、冰箱、洗衣机、油烟机等。空调和洗衣机的变频软件是最复杂的，要求的算力也比较高，已经需要100MHz主频以上。士兰微当前主要的MCU家电产品是基于ARM内核(包括M0、M3、M4)，未来还在计划开发RISC-V的平台。

领芯微卢权胜：目前来说，做FOC电机控制，需要至少在48M主频以上，ADC采样速率至少为1Msps，ADC精度至少为12位。领芯微致力于打造更高的主频，更快的采样速率，更高的精度。领芯微的主频最高可达96M，AD采样速率最高达1.5MSPS，ADC精度为12位。

兆易创新徐杰：以广泛应用于智能变频家电市场的GD32F303系列主流型MCU为例，其最高主频为120MHz，配备3个采样率高达2.6M SPS的12位高速ADC，提供多达21个可复用通道，具有16位硬件过采样滤波功能和分辨率可配置功能。

兆易创新打造了一个将产品、用户与合作伙伴紧密结合又互利共生的开发生态系统，客户可以选择符合其自身需求的工具，构建更适合自身发展的解决方案，实现自主可控需求的同时又有效降低研发成本。一方面，我们持续挖掘GD32系列产品的潜力，为开发者提供软硬件开发套件以及各种自研方案和算法。另一方面，GD32联合全球合作厂商，持续为用户推出了更多集成开发环境IDE、开发套件EVB、图形化界面GUI、安全组件、嵌入式AI、操作系统和云连接方案选择。

值得一提的是，GD32F303/305/307和GD32F403系列MCU已取得了IEC 60730 B类功能安全认证。我们可以提供IEC 60730安全自检库，支持家电产品设计符合标准规范，助力客户快速推出安全可靠的终端产品。

2.目前智能变频家电控制器中的功率器件需要多少?相比过去有增加吗?是否有使用到氮化镓材料?

士兰微何原明：一般情况下，单台空调控制器需要3个IPM，1个IGBT，1个FRD;单台冰箱控制器需要 1个IPM或6个IGBT;洗衣机控制器需要1个IPM。

随着能效要求的变高，空调的变频化比例已快速升高，功率器件总体用量比去年明显增加。此外，烘干机、洗烘一体机上增加热泵、风机等新需求，使得功率器件数量也明显增多。氮化镓材料暂时没有应用。

3.跟上游器件供应商合作时，有没有遇到一些问题或者困扰之类的?

拓邦股份王文：供应商就是芯片没那么多，没芯片就没货交，有时候就重新套板。如果随即下订单的话，估计半年都调不到。我们要根据客户去年定下的计划给供应商，不然拿不到芯片。

瑞德智能王邢军：基本上都没问题。有问题的话，他们都会支持过来的。目前供货也已经恢复正常。

海尔集团周勇：问题肯定有。做产品多了，肯定也会遇到问题，但基本上都能解决掉。平时遇到比较常见的问题主要是做实验时，会有一些干扰，稳定性还不行。

4.贵公司当前的器件交货情况怎么样?如何保持稳定的供货周期?

兆易创新徐杰：兆易创新GD32采用业界先进的代工工艺制造，并采用多个认证工厂及生产线同时供货。在保证产品一致性和可靠性的前提下，GD32具备了灵活弹性的充足产能与稳定供货保障。在用户提交准确Forecast的情况下，标准产品的供货周期为4-6周。

领芯微卢权胜：领芯微有稳定的供应链支持，目前交货稳定，交期在30-45天左右。

士兰微何原明：目前基本供货稳定。

5.与上游器件厂商配合时，您有没有比较好的建议或者意见之类的可以给到供应商?

控制器工程师：其实我们在做选型的时候，一般来说是不希望选实验结果比较差的芯片。因为它不仅能增加板子结构的变化，而且还能影响成本。但是其实我们也会同步给厂商去提供一些自己的改善意见，然后厂商有好的改善方法，也会给到我们进行配合改善。

6.您认为家电控制器智能化和变频化给半导体领域带来了哪些空间?

拓邦股份王文：如果国内半导体厂商做好的话，国产化程度肯定会提高。因为现在好多厂家都在用国产化器件，只要看国内的半导体器件做得成不成熟。国内半导体行业的发展肯定是有很大空间的。因为中美关系也不是很好，国内经常买不到芯片，被“卡脖子”。如果哪一天断货了，整家企业都顾不上货，那就麻烦了。

海尔集团周勇：还是跟去年差不多。主要是一些蓝牙、网关等物联网类芯片可能会影响多一点，其他芯片与传统的差别不是很大。

结语：

整体来说，在智能变频控制应用的需求下，家电控制器内的MCU主频至少需要达到48MHz以及ADC采样速率至少为1Msps，ADC精度至少为12位，并且集成多路运放和比较器等。随着能效要求提高，大功率应用的白色家电功率器件用量有所增加，甚至可能会使用到氮化镓材料。

在器件供应关系上，家电控制器的半导体器件基本满足供应需求。整机厂商所遇到的技术应用问题，上游器件供应商也拥有较为完整的生态开发体系和技术服务体系，能提供较好的解决方案和配套服务。节能降耗是大势所趋，家用电器的更新升级与回收利用势在必行。随着家电智能化和变频化的渗透率逐渐提高，助力物联网以及具备低功耗、可靠性和稳定性等性能的MCU、功率器件、电源管理IC等半导体器件迎来广阔的市场空间。特别是***，恰逢良好的替代时机。

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审核编辑 黄宇